python 数据结构之：链表

python 数据结构之：链表

目录

• python 数据结构之：链表
  • 1 内存概念
  • 2 顺序表
  • 3 链表
  • 4 排序链表

1 内存概念

• 计算机的作用：用来存储和运算二进制的数据
• 问题：计算机如何计算1+2？
  • 将1和2的二进制类型的数据加载到计算机的内存中，然后使用寄存器进行数值的运算。
• 变量的概念
  • 变量就是某一块内存，如引用变更：a=1时：
    • a=1，表示a变量引用了数值为1的内存空间地址
    • 指向：如果变量所引用的对象，表示的是某一块内存空间地址的话，则该变量指向了该块内存
• 内存空间是有两个默认的属性：
  • 内存空间的大小：一个十六进制内存地址可以存储8个数据位（bit）
    • bit（位）：一个bit大小的内存空间只能存放一位二进制的数
    • byte（字节）：1byte=8bit
    • kb：1024byte
  • 内存空间的地址
    • 使用一个十六进制的数值表示
    • 作用：让CPU寻址
• 内存大小与地址之间的关系：
  • 假如RAM的地址范围从0x2000 0000到0x2000 2000，也就是有2000个内存地址，1个内存地址是可以存8位二进制数，如何来算这空间的容量是多少字节呢？
    • 先用0x2000 2000 -0x2000 0000=2000，得到的2000是十六进制数
    • 然后把十六进制的2000换算成十进制，等于8192，那就是8192个字节，再数以1024等于8KB。
• 不同数据占用内存空间的大小不同

2 顺序表

• 集合中存储的元素是有顺序的，顺序表的结构可以分为两种形式：单数据类型和多数据类型。

  • python中的列表和元组就属于多数据类型的顺序表

  • 多数据类型顺序表的内存非连续开辟

• 顺序表的弊端：

  • 顺序表的结构需要预先知道数据大小来申请连续的存储空间，而在进行扩充时又需要进行数据的搬迁。

3 链表

• 链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是不像顺序表一样连续存储数据，而是每一个结点（数据存储单元）里存放下一个结点的信息（即地址）
• 相对于顺序表，链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理且进行扩充时不需要进行数据搬迁。
• is_empty()：链表是否为空
• length()：链表长度
• travel()：遍历整个链表
• add(item)：链表头部添加元素
• append(item)：链表尾部添加元素
• insert(pos, item)：指定位置添加元素
• remove(item)：删除节点
• search(item)：查找节点是否存在

class Node(object):
    def __init__(self, item):
        self.item = item
        self.next = None


class Link(object):
    def __init__(self):
        # 构造出一个空链表
        # _head存储的只能是空或者第一个节点的地址
        self._head = None

    def isempty(self):
        return self._head is None

    def length(self):
        cur = self._head
        count = 0
        while cur:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    # 向链表的头部插入一个节点
    def add(self, item):
        # 创建一个新的节点
        node = Node(item)
        node.next = self._head
        self._head = node

    def travel(self):
        cur = self._head
        while cur:
            print(cur.item)
            cur = cur.next

    def append(self, item):
        node = Node(item)
        if self._head is None:
            self._head = node
            return
        cur = self._head
        pre = None
        while cur:
            pre = cur
            cur = cur.next
        pre.next = node

    def insert(self, pos, item):
        node = Node(item)
        cur = self._head
        pre = None
        for i in range(pos):
            pre = cur
            cur = cur.next
        pre.next = node
        node.next = cur

    def remove(self, item):
        cur = self._head
        if cur.item == item:
            self._head = cur.next
            return
        while cur:
            pre = cur
            cur = cur.next
            if cur.item == item:
                pre.next = cur.next
                return
            if cur.next is None:
                return


if __name__ == '__main__':
    link = Link()
    link.append(1)
    link.add(2)
    link.append(3)
    link.append(4)
    link.append(5)
    link.insert(2,1.3)
    link.remove(5)
    link.travel()
    link.isempty()
    link.length()

4 排序链表

class Node(object):
    def __init__(self, item):
        self.item = item
        self.next = None


class SortLink(object):
    def __init__(self):
        self._head = None

    def add(self, item):
        node = Node(item)
        if self._head is None:
            self._head = node
            return
        cur = self._head
        if cur.item > item:
            self._head = node
            node.next = cur
            return
        while cur:
            cur_next = cur.next
            if cur_next is None:
                cur.next = node
                return
            if cur_next.item > item:
                cur.next = node
                node.next = cur_next
                return
            cur = cur.next

    def travel(self):
        cur = self._head
        while cur:
            print(cur.item)
            cur = cur.next


if __name__ == '__main__':
    sl = SortLink()
    sl.add(1)
    sl.add(3)
    sl.add(2)
    sl.travel()
    alist = [5, 7, 23, 9, 54, 2]
    for a in alist:
        sl.add(a)
    sl.travel()